Mosfet là gì?

Mosfet, hay gọi tắt là FET ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một transistor đặc biệt , có cấu tạo khác với transistor thông thường. Nó được điều khiển bằng hiệu ứng từ trường.

(Ảnh một vài mosfet thông dụng)

Với các mosfet chân cắm và chân dán thì chúng có thứ tự các chân như sau:

Chân 1 là chân G - GATE đây chính là chân điều khiển, Chân 2 là  D - DRAIN (chân này nối với tải),  chân 3 là chân S-SOURCE (chân này nối với GND) .



                           
Có thể hiểu đơn giản mosfet giống như một chiếc công tắc, khi cực G có điện áp thì "công tắc" sẽ mở để cho dòng điện lớn (có thể lên đến vài trăm Ampe) đi qua D và S . Khác với transistor thường phải điều khiển bằng dòng. Mosfet điều khiển bằng điện áp (tiêu thụ dòng điều khiển rất nhỏ). Vì vậy nó rất tiết kiệm năng lượng và được dùng trong hầu hết các thiết bị điện tử. Ví dụ trong con chip máy tính nhỏ như móng tay có hàng tỷ mosfet được kết nối với nhau giống như mạng lưới nơ-ron thần kinh của con người.

(Chip core i7 của laptop. Phần hình chữ nhật ở giữa là một khối bán dẫn có chứa hàng tỷ mosfet siêu nhỏ)

Luyên thuyên đủ roài, chúng ta bắt đầu vào phần chính nhé. Mosfet được chia làm 2 loại là

N-Mosfet và P-Mosfet

N-Mosfet là loại mosfet rất thông dụng (có các mã như  IRF3205 , IRFZ44N , vv ) . Chúng có điện áp kích mở là điện áp dương. Dòng điện chạy từ D đến S.

P-Mosfet ít được sử dụng trong thực tế hơn vì cách chế tạo khó hơn, chi phí cao mà dòng điện lại nhỏ hơn. Có thể kể đến vài mã như ( IRF9540 .. )  .Trong các ứng dụng ít khi sử dụng  P-Mosfet , vì vậy mình cũng không nói kỹ về nó.

Khi mosfet hoạt động. Ở đây mình chỉ xét N-mosfet . Có thể chia làm 3 chế độ khác nhau. Dựa vào điện áp điều khiển chân G

- Chế độ 1 là : Cut-Off  hoặc sub-threshold  . Chế độ này mosfet không dẫn . 
- Chế độ 2 là : Triode hoặc tuyến tính. Dòng điện  Id  phụ thuộc vào điện áp đặt vào cực điều khiển.
- Chế độ 3 là:  Chế độ bão hòa. Dòng điện Id max, Dù có tăng điện áp khiển thì dòng Id cũng không tăng thêm nữa. 

Chế độ 2 thường sử dụng trong các mạch điện tuyến tính, khuếch đại tín hiệu. Khi ở chế độ này, mosfet sẽ phát nhiều nhiệt. "độ dẫn" càng thấp thì càng nóng. 

Chế độ 3 thường sử dụng trong các mạch đóng cắt, switching . Ứng dụng trong các bộ nguồn, đổi điện inverter. Ở điều kiện lý tưởng, mosfet sẽ rất mát mẻ. Chỉ tiêu tán năng lượng bằng  RDS-on X IDS (nội trở - hay điện trở khối silic bên trong khi bão hòa nhân với dòng chạy qua. Giá trị RDS-on chỉ tính bằng miliOhm) . Tuy nhiên, trong thực tế mosfet sẽ phát nhiệt nhiều hơn. Vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng cắt này, chúng ta sẽ nói kỹ hơn ở các bài viết sau. 

Tóm lại : Khi sử dụng mosfet trong các mạch nguồn và kích điện, ta phải đảm bảo điện áp kích mở mosfet lớn hơn 10V . Và điện áp phải về 0V khi tắt mosfet. 

Tiếp theo là các lưu ý khi sử dụng mosfet trong các mạch điện của các bạn.

1: Điện áp sử dụng không nên quá 2/3 VDS. Giá trị VDS có thể xem ở trong datasheet của từng mosfet.  

Có thể thấy ở hình trên; IRF3205 có VDSS 55V . Nội trở 0,008 Ohm, Dòng max 110A.
Ta có thể sư dụng IRF3205 cho các kích điện 12V 24V là tốt nhất.

2: Một sai lầm mà mọi người hay gặp phải là lấy giá trị Pd (Power Dissipation - Công suất tiêu tán ) là công suất mosfet. Hình bên dưới là giá trị công suất Pd của mosfet IRF3205 (200W) 

Thực ra con số 200W này có nghĩa là, Ví dụ chúng ta sư dụng mosfet IRF3205 và gắn nó vào một chiếc tản nhiệt "siêu to" Lúc nào cũng giữ cho mosfet mát mẻ ở 25 độ C. Thì con mosfet này có thể tiêu tán nhiệt tối đa là 200W ( tiêu tốn 200W nhiệt) . Quá thì nó sẽ hỏng. Người ta sử dụng giá trị Pd này trong các phép tính toán lắp tản nhiệt cho mosfet.

Tạm thời mình viết đến đây, mình còn rất nhiều điều muốn nói tiếp, nhưng để đến phần tiếp theo vậy. Các kiến thức mình thường lụm nhặt trên mạng và trong thực tế . Vì vậy nó có thể đúng hoặc sai. Mong các bạn hãy comment bên dưới nhé. <3